毛旭宏，林坤華，張黎明，楊立群

(中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院∥中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院∥聚合物復(fù)合材料及功能材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∥廣東省高性能樹(shù)脂基復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510275)

與線性高聚物相比，超支化高聚物具有高溶解度、低粘度等特點(diǎn)，并在支化末端含有大量可反應(yīng)的活性基團(tuán)[1-3]。更重要的是超支化高聚物在水溶液中通常采用球形構(gòu)象，其松散的超支化結(jié)構(gòu)空腔能夠負(fù)載藥物客體分子，因此，近年來(lái)超支化高聚物的合成及其在生物材料領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注[3-8]。然而，一些合成的超支化高聚物由于缺乏生物安全性、可降解性等缺陷而難以在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用[7-8]。

天然多糖安全無(wú)毒、具有較好的生物相容性和降解性且含有可反應(yīng)的活性基團(tuán)(如—OH、—COOH和—NH2)，因而在生物材料領(lǐng)域備受關(guān)注[9]。作為一種貯存能量的天然超支化多糖，糖原主要存在于哺乳動(dòng)物的肝臟和肌肉以及貝類(lèi)生物體中[10]。糖原具有較高絕對(duì)分子量和超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：每個(gè)糖原分子由約30 000～55 000個(gè)葡萄糖單元通過(guò)α-1,4和α-1,6糖苷鍵連接而成，絕對(duì)分子量高達(dá)106～107g/mol，大約每10～14個(gè)葡萄糖單元出現(xiàn)一個(gè)支化點(diǎn)，形成一種超支化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[11-12]。Rolland-Sabaté等根據(jù)高分子稀溶液理論證實(shí)糖原在水溶液中呈現(xiàn)一種緊密球形構(gòu)象[11]。Burchard通過(guò)透射電鏡觀察到家兔肝臟糖原在聚集形成粒徑約為160 nm的玫瑰花狀聚集體[13]。據(jù)文獻(xiàn)[14]報(bào)道，人體內(nèi)肌糖原和肝糖原聚集體的粒徑分別為10～44 nm和110～290 nm。由于糖原能被糖原磷酸化酶、糖原脫支酶和磷酸葡萄糖變位酶降解[14]，所以，將糖原研究開(kāi)發(fā)成為一種安全高效的納米藥物傳輸載體具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

對(duì)于長(zhǎng)期需要肌肉注射達(dá)到療效的藥物，不僅給患者帶來(lái)身體和精神上的痛苦，而且常出現(xiàn)有注射部位肌肉萎縮等后遺癥。口服納米粒作為一種極具潛力的新興給藥技術(shù)，不僅能夠提高患者的順應(yīng)性，減少口服藥物對(duì)胃腸道的刺激性，而且可以提高口服納米粒被小腸靶向吸收的效率，從而提高口服藥物的生物利用度[15]。研究發(fā)現(xiàn)關(guān)于口服納米粒胃腸道吸收機(jī)制和吸收途徑主要有以下幾種[16-18]：細(xì)胞旁路通道轉(zhuǎn)運(yùn)、腸道上皮細(xì)胞跨胞攝取、經(jīng)回腸內(nèi)集合淋巴結(jié)(peyer’s patches, PP)的微皺褶細(xì)胞 (microfold cells，M細(xì)胞)吞噬。為了進(jìn)一步增強(qiáng)納米粒被小腸吸收的效率，通常在制備納米粒的載體分子中偶聯(lián)維生素V12(VB12)。其機(jī)理是[19-20]，VB12與胃產(chǎn)生的造血內(nèi)因子(intrinsic factor)結(jié)合形成復(fù)合物，隨后進(jìn)入小腸，與小腸壁表面的造血內(nèi)因子受體特異性相結(jié)合，促使VB12內(nèi)化吸收，從而使得偶聯(lián)VB12基團(tuán)的納米粒被小腸定位吸收來(lái)提高胃腸道對(duì)納米粒的攝取。

目前研究報(bào)道較多的用于制備高效小腸吸收納米粒的聚合物主要是聚N-異丙基丙烯酰胺[21]、聚甲基丙烯酸[22]、殼聚糖[22]和海藻酸鈉[23]等，尚未見(jiàn)有關(guān)研究糖原口服納米粒的工作。基于上述糖原的特點(diǎn)，為了開(kāi)發(fā)其在口服納米藥物傳輸領(lǐng)域的新應(yīng)用途徑，本工作合成偶聯(lián)維生素B12基團(tuán)的陽(yáng)離子糖原衍生物(圖1)，通過(guò)紅外光譜法(FTIR)和核磁共振氫譜法(1H NMR)分析其結(jié)構(gòu)，研究其在模擬胃液和小腸液中的穩(wěn)定性及被糖原磷酸化酶a降解的性能。

圖1 GD和GD-VB12衍生物的合成路線Fig.1 Synthesis route of the GD and GD-VB12 derivatives

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及試劑

糖原(glycogen，來(lái)源于牡蠣)購(gòu)于Sigma-Aldrich Co. Ltd(St. Louis, MO, USA),糖原磷酸化酶a(glycogen phosphorylase a)購(gòu)于Sigma-Aldrich Co. Ltd(St. Louis, MO, USA)，二乙烯三胺(DETA，純度φ=99%)購(gòu)于上海麥克林生化科技有限公司，維生素B12(VB12，純度w=98%)和N，N′-羰基二咪唑(CDI，純度w=98%)購(gòu)于上海薩恩化學(xué)技術(shù)有限公司，胃蛋白酶(來(lái)源于豬胃)和胰酶(來(lái)源于豬胰腺)購(gòu)于上海阿拉丁試劑公司。其他試劑均為分析純。

1.2 陽(yáng)離子糖原衍生物(GD)的合成

采用N,N′-羰基二咪唑(CDI)活化法[24]，將100 mg(0.62 mmol葡萄糖單元)糖原溶解于10 mL 干燥的DMSO，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入0.35 g(2.16 mmol)CDI，室溫下攪拌進(jìn)行活化反應(yīng)1 h，得到CDI活化的糖原中間物。然后加入DETA(1.5 g，15 mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫反應(yīng)24 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液置于蒸餾水中透析3天(透析袋截留相對(duì)分子質(zhì)量8 000～14 000)，冷凍干燥得到的產(chǎn)物命名為GD。

FTIR測(cè)試：采用KBr壓片法進(jìn)行測(cè)試，儀器為紅外光譜儀測(cè)試(Thermo Nicolet Nexus 670, Waltham, MA, USA)，掃描范圍為400～4 000 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描32次。

1H NMR測(cè)試：將樣品溶于D2O進(jìn)行測(cè)試，儀器為500兆赫超導(dǎo)核磁共振譜儀(Varian INOVA 500 NB, Salt Lake City, UT, USA)，掃描256次，以HDO在化學(xué)位移值為4.67處的峰定為內(nèi)標(biāo)。

1.3 偶聯(lián)VB12基團(tuán)的陽(yáng)離子糖原衍生物(GD-VB12)的合成

稱(chēng)取11.64 mg VB12(0.86×10-2mmol)攪拌溶解于10 mL干燥的DMSO，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入2.79 mg CDI (1.7×10-2mmol)，于室溫下進(jìn)行避光活化反應(yīng)2 h。稱(chēng)取GD 0.1 g(0.344 mmol氨基葡萄糖單元)攪拌溶解于50 mL干燥的DMSO，待溶解充分后向體系滴加經(jīng)CDI活化的VB12，然后在無(wú)水氮?dú)夥諊覝乇芄夥磻?yīng)24 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液置于蒸餾水中透析3 d(透析袋截留相對(duì)分子質(zhì)量8 000～14 000)，冷凍干燥得到的產(chǎn)物命名為GD-VB12。采用1H NMR法分析其結(jié)構(gòu)。

UV-vis測(cè)試：根據(jù)參考文獻(xiàn)[20]，采用吸收光譜法測(cè)定GD-VB12衍生物的VB12基團(tuán)取代度(定義為糖原分子中平均每個(gè)糖單元上含有VB12基團(tuán)的數(shù)目)，儀器為PerkinElmer UV750分光光度計(jì)(美國(guó)PE公司，Waltham, MA, USA)，掃描范圍為250～650 nm，VB12的檢測(cè)波長(zhǎng)為360 nm。以蒸餾水為溶劑，分別配制不同濃度的VB12溶液(1～50 μg/mL)，進(jìn)行UV-vis測(cè)試，制定工作曲線(公式1)。用相同溶劑配制GD-VB12衍生物溶液(100 μg/mL)，測(cè)定其VB12基團(tuán)的取代度。

A=0.027C-0.002 (R2=0.999 9)

(1)

式中，A為360 nm處對(duì)應(yīng)的吸收峰的吸光度，C為溶液中VB12的濃度。

1.4 糖原衍生物的微觀形態(tài)

將鋁箔通過(guò)導(dǎo)電膠粘貼在掃描電鏡載物臺(tái)，滴加GD和GD-VB12衍生物溶液(5 mg/mL)，冷凍干燥，噴金，用Quanta 400F熱場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電鏡(美國(guó)FEI公司，Hillsboro, OR，USA)觀察樣品的微觀形態(tài)。

1.5 糖原及其衍生物在模擬胃液的穩(wěn)定性能測(cè)試

1.5.1 碘顯色法定量測(cè)定糖原及其衍生物在模擬胃液中的穩(wěn)定性 根據(jù)《中國(guó)藥典》及文獻(xiàn)方法配制模擬胃液并進(jìn)行測(cè)試[25-26]：稱(chēng)取糖原(250 mg)、GD(25 mg)及GD-VB12(25 mg)，分別加入50 mL模擬胃液(含10 mg/mL胃蛋白酶的鹽酸溶液，pH=1.2)，室溫?cái)嚢韬笾糜?7 ℃水浴恒溫箱中振蕩1、2、3 h，將混合溶液離心10 min(8 000 r/min)，收集上清液。取0.5 mL上清液，滴加0.5 mL I2-KI顯色劑(含0.26 mg/mL I2和 2.6 mg/mL KI的水溶液)[27]，室溫混合均勻后，采用上述PerkinElmer UV750分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，掃描范圍為350～600 nm，測(cè)試波長(zhǎng)λ=400 nm。根據(jù)公式(2)計(jì)算糖原及其衍生物在模擬胃液中的保留率(即經(jīng)過(guò)含有胃蛋白酶及無(wú)胃蛋白酶的模擬胃液處理后糖原及其衍生物的量之比)。重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)。

保留率/%= (A/A0) × 100

(2)

式中，A和A0分別為糖原及其衍生物在含有胃蛋白酶及無(wú)胃蛋白酶的模擬胃液中加入I2-KI顯色劑的吸光度。

1.5.2 銀鏡反應(yīng)法定性研究糖原及其衍生物在模擬胃液中的穩(wěn)定性 銀氨溶液的配制[28]：在試管中加入5 mLw=2%的AgNO3溶液，滴加2滴0.1 mol/L NaOH溶液，生成黑色沉淀后，再逐滴滴加φ=2%氨水至沉淀恰好消失為止。

稱(chēng)取10 mg糖原、GD、GD-VB12，分別加入5 mL模擬胃液溶解；另外設(shè)置對(duì)照組，即稱(chēng)取10 mg葡萄糖和糖原，分別加入5 mL不含胃蛋白酶的模擬胃液溶解。將上述溶液置于37 ℃水浴恒溫箱中振蕩3 h，然后加入5 mL新配制的銀氨溶液，70 ℃水浴加熱3 min，拍照。

1.6 糖原及其衍生物在模擬小腸液的穩(wěn)定性能測(cè)試

1.6.1 碘顯色法定量測(cè)定糖原及其衍生物在模擬小腸液中的穩(wěn)定性 根據(jù)《中國(guó)藥典》及文獻(xiàn)方法配制模擬小腸液并進(jìn)行測(cè)試[25-26]。稱(chēng)取糖原(250 mg)、GD(25 mg)及GD-VB12(25 mg)，分別加入50 mL模擬小腸液(含10 mg/mL胰酶的PBS溶液，pH=6.8)，室溫?cái)嚢韬笾糜?7 ℃水浴恒溫箱中振蕩1、2、3、4 h，將混合溶液離心10 min(8 000 r/min)，收集上清液。取0.5 mL上清液，滴加0.5 mL I2-KI顯色劑，采用上述分光光度法及公式(2)方法測(cè)定糖原及其衍生物在模擬小腸液中的保留率。重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)。

1.6.2 銀鏡反應(yīng)法定性研究糖原及其衍生物在模擬小腸液中的穩(wěn)定性 稱(chēng)取10 mg糖原、GD、GD-VB12，分別加入5 mL模擬小腸液溶解；另外設(shè)置對(duì)照組，即稱(chēng)取10 mg葡萄糖、糖原，分別加入5 mL不含胰酶的模擬小腸液溶解。將上述溶液置于37 ℃水浴恒溫箱中振蕩4 h，然后加入5 mL新配制的銀氨溶液，70 ℃水浴加熱3 min，拍照。

1.7 糖原衍生物被糖原磷酸化酶a降解的性能測(cè)試

1.7.1 碘顯色法定量測(cè)定糖原及其衍生物在糖原磷酸化酶a溶液中的降解性能 稱(chēng)取糖原(250 mg)、GD(25 mg)及GD-VB12(25 mg)，分別加入50 mL糖原磷酸化酶a溶液(200 μg/mL，PBS(pH=6.8))，室溫?cái)嚢韬笾糜?7 ℃水浴恒溫箱中振蕩1、2、3、4 h，將混合溶液離心10 min(8 000 r/min)，收集上清液。取0.5 mL上清液，滴加0.5 mL I2-KI顯色劑，采用上述分光光度法進(jìn)行測(cè)試。

1.7.2 銀鏡反應(yīng)法定性研究糖原及其衍生物在糖原磷酸化酶a溶液中的降解性能 稱(chēng)取10 mg糖原、GD、GD-VB12，分別加入5 mL糖原磷酸化酶a溶液溶解；另外設(shè)置對(duì)照組，稱(chēng)取10 mg葡萄糖、糖原、GD、GD-VB12以及1 mg糖原磷酸化酶a，分別加入5 mL PBS溶液(pH=6.8)溶解。將上述溶液置于37 ℃水浴恒溫箱中振蕩1 h，滴加5 mL新配制的銀氨溶液，70 ℃水浴加熱3 min，拍照。

2 結(jié)果與討論

2.1 GD和GD-VB12衍生物的合成及結(jié)構(gòu)分析

本工作采用CDI活化法，于室溫下合成GD衍生物(圖1)。圖2為糖原和GD衍生物的FTIR譜圖，對(duì)比糖原的FTIR譜圖(圖2a)，GD衍生物的FTIR譜圖中在1 709 cm-1處出現(xiàn)了新的較強(qiáng)吸收峰(圖2b)，該峰歸屬為DETA偶聯(lián)在糖原上所形成的氨基甲酸酯鍵的羰基吸收峰[29]，表明DETA基團(tuán)通過(guò)氨基甲酸酯鍵與糖原分子發(fā)生偶聯(lián)。

圖2 糖原和GD衍生物的FTIR譜圖Fig.2 FTIR spectra of glycogen and the GD derivative

糖原的1H NMR譜圖中(圖3a)，H1質(zhì)子的共振峰出現(xiàn)在5.0～5.5區(qū)域，3.0～4.5區(qū)域的多重峰歸屬為H2～H6質(zhì)子的共振峰。相比之下，GD衍生物的1H NMR譜圖中除了出現(xiàn)糖原質(zhì)子的共振峰外(圖3b)，還出現(xiàn)了DETA基團(tuán)的—CH2—核磁共振峰(3.0～3.5：—CONH—CH2—；2.5～3.0：—CH2—NH2)，進(jìn)一步證實(shí)DETA基團(tuán)與糖原分子發(fā)生偶聯(lián)[30]。采用1H NMR積分法，對(duì)DETA基團(tuán)的—CH2—NH2核磁共振峰(2.5～3.0)以及糖原H1質(zhì)子的共振峰(5.0～5.5)積分，可計(jì)算出GD衍生物中DETA基團(tuán)的取代度(定義為糖原分子中平均每個(gè)糖單元上含有DETA基團(tuán)的數(shù)目)為0.9。

在GD-VB12衍生物的1H NMR譜圖中(圖3c)，除了出現(xiàn)了DETA基團(tuán)的特征峰之外，在0.3～1.3、2.1～2.5和5.9～7.2區(qū)域還出現(xiàn)了VB12基團(tuán)質(zhì)子的特征峰(星號(hào)標(biāo)記峰)[31]，證明DETA和VB12基團(tuán)均與糖原分子發(fā)生偶聯(lián)。由于VB12基團(tuán)核磁峰的強(qiáng)度較弱，本工作采用UV-vis法測(cè)定GD-VB12衍生物中VB12基團(tuán)的取代度。圖4為VB12和GD-VB12衍生物UV-vis譜圖，它們?cè)?60 nm出現(xiàn)了VB12的特征吸收峰，根據(jù)VB12在λ=360 nm得出的工作曲線(公式1)，可計(jì)算出GD-VB12衍生物中VB12基團(tuán)的取代度約為0.6%。

GD-VB12衍生物中DETA基團(tuán)的取代度與我們報(bào)道的偶聯(lián)DETA基團(tuán)陽(yáng)離子支鏈淀粉衍生物(DETA-Amp)的DETA基團(tuán)取代度(1.0)基本一致[30]，DETA-Amp能與質(zhì)粒DNA形成的納米復(fù)合物，由糖原與支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)較為類(lèi)似，因此，GD-VB12有可能與含負(fù)電荷基團(tuán)的水溶性藥物(例如核酸類(lèi)藥物等)形成納米復(fù)合物。GD-VB12衍生物中VB12基團(tuán)取代度與文獻(xiàn)報(bào)道的含VB12基團(tuán)的葡聚糖-聚氧乙烯烷基醚接枝共聚物以及我們合成的含VB12基團(tuán)兩親性殼聚糖衍生物(Chit-DC-VB12)的VB12基團(tuán)取代度(0.3%)較為接近[20,32]，這兩種含VB12的聚合物均顯示出較好的小腸粘膜靶向吸收性能。所以，GD-VB12衍生物在遞送含負(fù)電荷基團(tuán)的水溶性藥物、提高其小腸靶向吸收性能方面顯出一定的應(yīng)用前景。

圖3 1H NMR譜圖 (500 MHz，D2O，298 K)(a) 糖原；(b) GD衍生物；(c) GD-VB12衍生物；(d) VB12Fig.3 1H NMR spectra (500 MHz，D2O，298 K) of (a) glycogen; (b) the GD derivative; (c) the GD-VB12 derivative; (d) VB12

圖4 (a) VB12和(b) GD-VB12衍生物的UV-vis譜圖 (溶劑：蒸餾水)Fig.4 UV-vis spectra of (a) VB12 and (b) the GD-VB12 derivative in distilled water

2.2 GD和GD-VB12衍生物的微觀形態(tài)

圖5為GD和GD-VB12衍生物的掃描電鏡照片，可觀察到兩種糖原衍生物在水溶液中呈現(xiàn)一種球狀粒子，粒徑約為200～300 nm左右，該結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的人體內(nèi)肝糖原聚集體的粒徑較為接近[14]。因此，GD-VB12衍生物有可能成為口服藥物的納米傳輸載體材料。

圖5 (a) GD衍生物和(b) GD-VB12衍生物納米粒的SEM照片F(xiàn)ig.5 SEM images of nanoparticles of (a) GD derivative and (b) GD-VB12 derivative

2.3 糖原衍生物在模擬消化道液的穩(wěn)定性能

作為口服納米藥物的載體，GD-VB12衍生物在消化道系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道糖原能與碘形成復(fù)合物[27]，本工作采用該方法研究糖原及其衍生物在模擬消化道液中的穩(wěn)定性。此外，根據(jù)葡萄糖及葡萄糖衍生物因含有具有還原性的半縮醛基端基，可使Ag+還原成Ag的原理(即銀鏡反應(yīng))，本工作進(jìn)一步研究GD和GD-VB12衍生物在模擬消化道液中的穩(wěn)定性能。

糖原及其衍生物經(jīng)過(guò)模擬胃液處理且與I2-KI顯色劑反應(yīng)后溶液的UV-vis譜圖如圖6所示。從圖6a～c的UV-vis譜圖中可以看出，糖原及其衍生物經(jīng)過(guò)含有胃蛋白酶及無(wú)胃蛋白酶的模擬胃液處理后溶液的UV-vis譜圖變化不大，表明糖原及其衍生物在模擬胃液中較為穩(wěn)定。此外，糖原及其衍生物在含有胃蛋白酶的模擬胃液放置3 h加入銀氨溶液后均未出現(xiàn)銀鏡反應(yīng)現(xiàn)象(圖6d:③④⑤)，進(jìn)一步證實(shí)它們基本上沒(méi)有被胃蛋白酶和胃酸降解生成具有還原性的葡萄糖。圖6e顯示出糖原及其衍生物經(jīng)過(guò)含有胃蛋白酶的模擬胃液處理后的保留率基本保持在90%以上，更加證明它們?cè)谀M胃液中具有較高的穩(wěn)定性。這些結(jié)果表明糖原衍生物將有可能作為口服藥物載體攜帶藥物較為安全地通過(guò)胃而進(jìn)入小腸部位。

圖6 (a)糖原在模擬胃液放置不同時(shí)間后加入I2-KI顯色劑的UV-vis譜圖；(b) GD衍生物在模擬胃液放置不同時(shí)間后加入I2-KI顯色劑的UV-vis譜圖；(c) GD-VB12衍生物在模擬胃液放置不同時(shí)間后加入I2-KI顯色劑的UV-vis譜圖；(d) 銀鏡反應(yīng)照片：對(duì)照組(無(wú)胃蛋白酶的模擬胃液)：① 葡萄糖，② 糖原, 實(shí)驗(yàn)組(模擬胃液)：③ 糖原，④ GD衍生物，⑤ GD-VB12衍生物; (e) 糖原及其衍生物在模擬胃液中的保留率與時(shí)間的關(guān)系圖Fig.6 (a) UV-vis spectra of glycogen incubated with the simulated gastric juice at different times after adding I2-KI solution; (b) UV-vis spectra of the GD derivative incubated with the simulated gastric juice at different times after adding I2-KI solution; (c) UV-vis spectra of the GD-VB12 derivative incubated with the simulated gastric juice at different times after adding I2-KI solution; (d) Photos of silver mirror reactions: control group (in simulated gastric medium without pepsin): ① glucose, ② glycogen; Experimental group (in simulated gastric medium): ③ glycogen, ④ the GD derivative and ⑤ the GD-VB12 derivative; (e) Relationship between retention ratio and time of glycogen and its derivatives in simulated gastric juice

糖原及其衍生物經(jīng)過(guò)模擬小腸液處理且與I2-KI顯色劑反應(yīng)后溶液的UV-vis譜圖如圖7所示。從圖7a可以看出，與糖原經(jīng)過(guò)無(wú)胰酶的模擬小腸液處理后溶液的UV-vis譜圖相比，隨著糖原在含胰酶模擬小腸液中時(shí)間的增加，在波長(zhǎng)為400 nm處的糖原-碘復(fù)合物吸收峰不斷減弱，表明糖原在胰酶的作用下不斷發(fā)生降解。在圖7d的照片中，可觀察到糖原在含有胰酶的模擬小腸液放置4 h加入銀氨溶液后出現(xiàn)了明顯的銀鏡反應(yīng)現(xiàn)象(7d:③)，表明糖原已被胰酶降解生成具有還原性的葡萄糖，這與文獻(xiàn)報(bào)道的糖原能被胰酶中含有的糖苷酶降解一致[33]。

相比之下，GD及GD-VB12衍生物經(jīng)過(guò)含有胰酶及無(wú)胰酶的模擬小腸液處理后溶液的UV-vis譜圖變化不大(圖7b～c)，表明這些衍生物在含有胰酶的模擬小腸液中較為穩(wěn)定。此外，從圖7d:④和圖7d:⑤的照片中可看到兩種糖原衍生物在含有胰酶的模擬小腸液放置4 h加入銀氨溶液后均未出現(xiàn)了明顯的現(xiàn)象，表明GD及GD-VB12衍生物并沒(méi)有被胰酶降解生成具有還原性的葡萄糖，即它們?cè)谀M小腸液中較為穩(wěn)定。圖7e的結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)含有胰酶的模擬小腸液處理后的糖原溶液保留率隨著時(shí)間的增加而不斷降低，4 h后的保留率低于10%；而GD及GD-VB12衍生物溶液保留率隨著時(shí)間的增加變化不大，4 h后的保留率仍然較高(均超過(guò)80%)。胰酶中含有胰淀粉酶(屬于α-淀粉酶)，作為一種內(nèi)切葡萄糖苷水解酶，胰淀粉酶可隨機(jī)地作用于含糖原的α-1,4-糖苷鍵，使糖原發(fā)生水解生成葡萄糖。然而，GD-VB12衍生物的DETA和VB12基團(tuán)對(duì)其糖原主鏈的α-1,4-糖苷鍵起到了一定的保護(hù)作用，所以，在模擬小腸液中GD-VB12衍生物被胰酶降解的程度低于糖原，即GD-VB12衍生物比糖原體現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。因此，GD及GD-VB12衍生物將有可能作為口服藥物載體攜帶藥物較為安全地存在于小腸部位，有利于進(jìn)一步被小腸吸收而進(jìn)入體循環(huán)。

2.4 糖原衍生物的被糖原磷酸化酶a降解的性能

作為口服納米藥物的載體，GD-VB12衍生物攜帶藥物被小腸吸收、進(jìn)入體循環(huán)，降解后才能充分地發(fā)揮其作用。糖原主要存在于肝臟和肌肉，能被糖原磷酸化酶、糖原脫支酶和磷酸葡萄糖變位酶降解[14]。本工作采用上述碘復(fù)合物顯色法和銀鏡反應(yīng)研究了具有活性的糖原磷酸化酶a對(duì)糖原、GD和GD-VB12衍生物的降解性能。

糖原及其衍生物在糖原磷酸化酶a溶液中的結(jié)果如圖8所示，與糖原、GD和GD-VB12衍生物經(jīng)過(guò)無(wú)糖原磷酸化酶a的PBS (pH=6.8)處理后溶液的UV-vis譜圖相比，它們?cè)谔窃姿峄竌/PBS (pH=6.8)溶液中放置1 h后，在波長(zhǎng)為400 nm處的糖原-碘復(fù)合物吸收峰強(qiáng)度已經(jīng)變得很弱，表明糖原及其衍生物在糖原磷酸化酶a的作用下快速發(fā)生降解。在圖8d的照片中，可觀察到糖原、GD和GD-VB12衍生物糖原在糖原磷酸化酶a/PBS (pH=6.8)溶液放置1 h加入銀氨溶液后均出現(xiàn)了明顯的銀鏡反應(yīng)現(xiàn)象(7d:④⑥⑧)，表明糖原及其衍生物已被糖原磷酸化酶a降解生成具有還原性的葡萄糖。因此，GD及GD-VB12衍生物將有可能作為口服藥物載體被小腸吸收而進(jìn)入體循環(huán)后，在肝臟和肌肉定位釋放藥物。

3 結(jié) 論

本工作合成出偶聯(lián)VB12基團(tuán)的陽(yáng)離子糖原衍生物(GD-VB12)，其在水中能形成納米粒，將作為口服納米藥物的載體材料。GD-VB12衍生物在模擬胃液和小腸液中穩(wěn)定性較高，有利于攜帶口服藥物安全地通過(guò)消化道。GD-VB12衍生物能快速被糖原磷酸化酶a降解。因此，GD-VB12衍生物將有可能作為口服藥物載體被小腸吸收而進(jìn)入體循環(huán)后，在肝臟和肌肉定位釋放藥物。由于GD-VB12衍生物含有—NH2和—NH—正電荷基團(tuán)，因此，有可能與含負(fù)電荷基團(tuán)的水溶性藥物(例如核酸類(lèi)藥物等)通過(guò)靜電相互作用形成復(fù)合物，提高這些藥物口服給藥的生物利用度。